Laine de verre 510077 31298124 2008-07-04T14:22:04Z SustainDev 421481 /* Références externes */ {{ébauche|chimie}} {{sommaire à droite}} La '''laine de verre''' est un matériau se présentant comme un matelas de fibres de [[verre]] extrêmement fines<ref>Au Canada, on utilise le terme de ''fibres vitreuses artificielles''.</ref>. On l'utilise dans le bâtiment comme isolant thermique. À travers l'histoire, les fabricants de verre ont expérimenté les [[fibre de verre|fibres de verre]], mais la fabrication de laine de verre en masse n'a été possible qu'avec le développement des machines-outils. En [[1893]], [[Edward Drummond Libbey]] présenta un vêtement à la [[World Columbian Exposition]] incorporant des fibres de verre ayant le diamètre et la texture de fibres de soie. Ce qui est aujourd'hui connu sous le nom de ''laine de verre'' a été inventé, en [[1938]], par [[Russell Games Slayter]], d'[[Owens-Corning]], comme matériau pouvant être utilisé dans l'[[isolation thermique]]. ==Fabrication== La laine de verre est fabriquée à partir de [[silice]] et est extrudée en de nombreuses fibres de fin diamètre utilisables dans la production textile. Le verre se différencie des autres [[polymère]]s dans le sens où, même à l'état de fibre, il n'a que peu de structure cristalline ''(voir [[Amorphe|solide amorphe]])''. Les propriétés de la structure du verre à son état simple sont très semblables à ses propriétés à l'état de fibre. Une définition du verre est « une substance inorganique dans des conditions continues et analogues à l'état liquide d'une substance, mais qui, à l'issue d'un changement réversible dans sa [[viscosité]] pendant le refroidissement, a atteint un si haut degré de viscosité qu'il peut être considéré en pratique comme rigide. » (Loewenstein, 4) La technique de chauffer et filer le verre en de fines fibres a été connue depuis des milliers d'années ; cependant, le concept consistant à utiliser ces fibres dans des applications textiles est plus récent. La première production commerciale de fibres de verre date de [[1936]]. En [[1938]], la [[Owens-Illinois Glass Company]] et la [[Corning Glass Works]] se sont associées pour créer la [[Owens-Corning Fiberglas Corporation]]. Jusqu'à cette époque, toutes les fibres de verre avaient été destinées à la fabrication d'agrafes. Lorsque les deux entreprises se sont unies pour produire et promouvoir la fibre de verre, elles ont introduit le [[filament]] continu de fibre de verre (Loewenstein, 2). Owens-Corning est toujours le principal fabricant de fibre de verre aujourd'hui. ==Chimie== Les bases des fibres de verre pour le [[textile]] sont la [[silice]], SiO<sub>2</sub>. Dans sa forme pure, elle existe en tant que polymère, (SiO<sub>2</sub>)<sub>n</sub>. Il n'a pas de véritable [[point de fusion]] mais s'amollit au-delà de 2000 °C, température à laquelle il commence à se dégrader. À 1713 °C, la plupart des [[molécule]]s peuvent se mouvoir librement. Si le verre est alors refroidi rapidement, elles seront incapables de former une structure ordonnée (Gupta, 544). Dans le polymère se forment des groupes SiO<sub>4</sub><sup>4-</sup> qui s'arrangent en tétrahèdre avec l'atome de [[silice]] au centre, et les quatre atomes d'oxygène aux coins. Ces atomes forment alors un réseau cohérent aux coins, par le partage des atomes d'[[oxygène]]. Les états [[vitreux]] et [[cristal]]lin de la silice (verre et [[Quartz (minéral)|quartz]]) ont des niveaux d'énergie similaire sur une base moléculaire, ce qui implique que la forme verreuse est aussi extrêmement stable. Dans le but d'induire la cristallisation, il doit être chauffé à des températures supérieures à 1200 °C pendant de longues durées (Loewenstein, 6). Bien que la silice pure soit un verre parfaitement viable, il faut le travailler à de très hautes températures, ce qui est un inconvénient à moins que des propriétés spécifiques ne soient nécessaires. Il est habituel d'introduire des impuretés (d'autres matériaux) dans le verre afin d'abaisser sa température de travail. <!-- These other materials also impart various other properties to the glass which may be beneficial in different applications. The first type of glass used was soda-lime glass or A glass. It was not very resistant to alkali. A new type, E-glass was formed that is alkali free (< 2%) and an alumino-borosilicate glass (Volf, 338). This was the first glass produced for continuous filament formation. E-glass still makes up most of the fiberglass production in the world. Its particular components may differ slightly in percentage, but must fall within a specific range. The letter E is used because it was originally for electrical applications. S-glass is a high strength formulation when tensile strength is the most important property. C-glass was developed to resist attack from chemicals, mostly acids which destroy E-glass (Volf, 340). Since E-glass does not really melt but soften, the softening point is defined as, “the temperature at which a 0.55 – 0.77 mm diameter fiber 9.25 inches long, elongates under its own weight at 1 mm/min when suspended vertically and heated at the rate of 5°C per minute” (Lubin, 152). The strain point is where the glass has a viscosity of 10 14.5 poise. The annealing point, which is the temperature where the internal stresses are reduced to an acceptable commercial limit in 15 minutes. The viscosity at this point should be 10 13 poise (Lubin, 152). --> ==Propriétés== Les fibres de verres sont utiles en raison de leur fort rapport surface/poids. Cependant, l'ampleur de la surface les rend beaucoup plus vulnérables à des attaques chimiques. Les résistances du verre sont habituellement testées et considérées comme des fibres « vierges » qui ont juste été fabriquées. Les fibres les plus fraîches et les plus fines sont les plus résistantes et l'on pense que c'est dû au fait qu'il est plus facile aux fibres les plus fines d'être flexibles. <!--The more the surface is scratched, the less the tenacity is (Volf, 351). Because glass has an amorphous structure, its properties are the same along the fiber and across the fiber (Gupta, 546). Humidity is an important factor in the tensile strength. Moisture is easily [[adsorption|adsorbed]], and can worsen microscopic cracks and surface defects and lessen tenacity. --> Contrairement aux [[fibre de carbone|fibres de carbone]], le verre peut supporter plus d'élongation avant de rompre (Gupta, 546). La viscosité du verre fondu est très importante. Durant le filage, la viscosité est relativement faible. Si elle est trop élevée, la fibre casse durant son filage. Si elle est trop faible, le verre formera des grumeaux et ne filera pas correctement. La laine de verre est un bon isolant thermique, avec une [[conductivité thermique]] de l'ordre de 0,035 à 0,040 W/m.K. (soit une [[résistance thermique]] de 0,5 K/W pour une épaisseur de 20 mm). L’élaboration de la laine de verre s’effectue à partir de sable et de verre recyclé ou calcin, par fusion et fibrage. Le conditionnement de la laine de verre prend la forme de rouleaux, panneaux et flocons selon l’accessibilité des parties à isoler, de la configuration de l’habitation et le confort d’isolation recherché dans l’habitation. Sa structure poreuse et élastique permet d’affaiblir la transmission des bruits aériens, de chocs et d’assurer la correction acoustique à l’intérieur des locaux. La réaction au feu est passive et performante puisque les laines minérales sont incombustibles par nature. Elles ne propagent pas les flammes en cas d’incendie. Mise en œuvre suivant les règles de l'art, une laine minérale a une durée de vie de plusieurs dizaines d'années et conventionnellement identique à celle du bâtiment. Elle ne se tasse pas et conserve durablement son épaisseur et donc ses performances d'isolation durant toute sa durée de vie. Pour mesurer l'impact environnemental d'un produit isolant, il faut prendre en compte l'intégralité du cycle de vie de ce produit, depuis l'extraction des matières premières jusqu'à la fin de vie (démolition par exemple). On s'aperçoit alors qu'à performance équivalente, une laine végétale consomme pour tout son cycle 82,3 MJ contre 42,98 MJ seulement pour la laine de verre. Sur 50 ans, une laine de verre de 200 mm de R = 5 permet d’éviter l’émission de 255 kg équivalent C0² par m². ==Processus de fabrication== <!-- There are two main types of glass fiber manufacture and two main types of glass fiber product. First, fiber is made either from a direct melt process or a marble remelt process. Both start with the raw materials in solid form. They are mixed together and melted in a furnace. Then, for the marble process, the molten material is sheared and rolled into marbles which are cooled and packaged. The marbles are then taken to the manufacturing facility where they are inserted into a can and remelted. Then the molten glass goes to the bushing to be formed into fiber. In the direct melt process, the molten glass in the furnace goes right to the bushing for formation. (Lubin, 149) The bushing is the most important part of the machinery. This is a small metal furnace containing nozzles for the fiber to be formed through. It is almost always made of platinum alloyed with [[rhodium]] for durability. [[Platinum]] is used because the glass melt has a natural affinity for [[wetting]] it. When [[bushing]]s were first used they were 100% platinum and the glass wetted the bushing so easily it ran under after exiting the nozzle and accumulated on the underside. Also, due to its cost and the tendency to wear, it was alloyed with rhodium. In the direct melt process, the bushing serves as a collector for the molten glass. It is heated slightly to keep the glass at the correct temperature for fiber formation. In the marble melt process, the bushing acts more like a furnace as it melts more of the material. (Loewenstein, 91) The bushings are what make the capital investment in fiber glass production expensive. The nozzle design is important also. The number of nozzles ranges form 200 to 1600 in multiples of 200. The important part of the nozzle in continuous filament manufacture is the thickness of its walls in the exit region. It was found that inserting a counterbore here reduced wetting. Today, the nozzles are designed to have a minimum thickness at the exit. The reason for this is that as glass flows through the nozzle it forms a drop which is suspended from the end. As it falls, it leaves a thread attached by the [[meniscus]] to the nozzle as long as the viscosity is in the range for fiber formation. The smaller the [[annular]] ring of the nozzle or the thinner the wall at exit, the faster the drop will form and fall away and the lower its tendency to wet the vertical part of the nozzle (Loewenstein, 94). The surface tension of the glass is what influences the formation of the meniscus. For E-glass it should be around 400 mN per m (Volf, 360). The attenuation speed is important in the nozzle design. Although slowing this speed down can make coarser fiber, it is uneconomic to run at speeds for which the nozzles were not designed (Loewenstein, 94). In the continuous filament process, after the fiber is drawn, a size is applied. This size helps protect the fiber as is wound onto a bobbin. The particular size applied relates to end-use. While some sizes are processing aids, others make the fiber have an affinity for a certain resin, if the fiber is to be used in a composite (Lubin, 100). Size is usually added at 0.5–2.0% by weight. Winding then takes place at around 1000 m per min (Gupta, 544). In staple fiber production, there are a number of ways to manufacture the fiber. The glass can be blown or blasted with heat or steam. Usually there fibers are made into some sort of mat. The most common process used is the rotary process. The glass enters the rotating spinner and due to centrifugal force are thrown out horizontally. The air jets push them down vertically and binder is applied. Then the mat is vacuumed to a screen and the binder is cured in the oven (Mohr, 13). --> L'utilisation finale des fibres de verre normales sont les matériaux d'[[isolation]], de renforcement, de résistance à la chaleur, et résistance à la corrosion. <!-- corrosion resistant fabrics and high strength fabrics.--> == Pose de la laine de verre == Pour l'isolation de combles perdues, on déroule la laine de verre ou la [[laine de roche]] directement entre les solives, pare-vapeur vers le bas. Cette opération ne demande pas de préparation du substrat. Il est recommandé de disposer une seconde couche croisée. Pour l'isolation de combles aménageables, on dispose les panneaux de fibre de verre (avec ou sans pare-vapeur) sous la couverture, entre le chevronnage. On prend soin de laisser une lame d'air entre le lattis et l'isolant. On pourra dérouler une seconde couche croisée d'isolant, que l'on fixera sur un contre chevronnage. Le tout est protégé derrière des panneaux de platre. ==Voir aussi== *[[Fibre optique]] *[[microsphère de verre]] *[[Fibre de carbone]] *[[Fibre de basalt]] *[[Fiberglass Molding]] == Références externes == * [http://www.knaufinsulation.fr/accueil/index.html Knaufinsulation] * [http://www.toutsurlisolation.com/Choisir-son-isolant/Materiaux-isolants/Laines-minerales2/Laine-de-verre Tout sur l'isolation] ==Références== <references /> ==Bibliographie== *Gupta, V.B. and V.K. Kothari; ''Manufactured Fibre Technology''. Chapman and Hall. London. 1997. *Loewenstein, K.L.; ''The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibers''. Elsevier Scientific. New York. 1973. *Lubin, George; ''Handbook of Fiberglass and Advanced Plastic Composites''. Robert E. Krieger. Huntingdon NY. 1975. *Mohr, J. G. and W. P. Rowe; ''Fiberglass''. Van Nostrand Reindhold. Atlanta. 1978. *Volf, Milos B.; ''Technical Approach to Glass''. Elsevier. New York. 1990. {{Portail|chimie|technologies}} [[Catégorie:Bricolage]] [[Catégorie:Matériau de construction]] [[Catégorie:Isolant]] [[de:Mineralwolle]] [[en:Glass wool]] [[ja:グラスウール]] [[nl:Glaswol]] [[pl:Wełna szklana]] [[sv:Glasull]] [[it:Lana di vetro]]